[发明专利]一种牺牲层辅助的纳米图形转印方法

说明书

本发明公开一种牺牲层辅助的纳米图形转印方法，属于微机电系统(MEMS)和微纳米加工技术领域。首先，在施主基片表面沉积一层牺牲层，牺牲层表面制作出需要转印的纳米图形。其次，将图章贴合在施主基片表面，然后再从施主基片表面剥离，使得纳米图形和牺牲层一起被转移到图章表面，再采用湿法腐蚀工艺，去除图章表面的牺牲层。最后，将图章贴合在受主基片表面后，再将图章从受主基片表面剥离，使得纳米图形转印到受主基片表面。本发明提供的纳米图形转印方法不需要对图章表面进行任何加工，也不需要对受主基片表面进行任何化学处理，而且对于转印图形的材料没有限制，工艺简单、通用性好。

技术领域

本发明属于微机电系统(MEMS)和微纳米加工技术领域，具体涉及一种牺牲层辅助的纳米图形转印方法。

技术背景

转印(transfer printing)是指借助图章(stamp)将制作在施主基片(donorsubstrate)上的图形转移到受主基片(receiver substrate)上的技术，因其具有兼容性强、常温操作等优点，被广泛应用于柔性可穿戴电子、柔性显示等领域。目前，研究人员已发明了多种转印方法，但绝大多数转印方法只能够实现微米图形的转印，只有少数几种方法能够实现纳米图形转印。然而，现有的这几种纳米图形转印方法工艺复杂、通用性较差。例如，美国西北大学的Rogers教授课题组提出的纳米图形转印方法需要在图章表面加工出复杂的微纳米结构，而且需要针对不同的转印图形材料对受主基片表面进行特定的化学处理；再如，美国哈佛大学的Whitesides教授课题组提出的纳米转印方法，需要利用挤压和紫外固化工艺在图章表面生成一层硫醇烯薄膜，这层薄膜在图形转印完成后还需要利用氧等离子体刻蚀去除，而且该方法只能够实现金属图形的转印。

发明内容

本发明提出了一种牺牲层辅助的纳米图形转印方法，不需要对图章表面进行任何加工，也不需要对受主基片表面进行任何化学处理，而且对于转印图形的材料没有限制，与之前报道的纳米图形转印方法相比，本发明提出的纳米图形转印方法工艺简单、通用性好。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种牺牲层辅助的纳米图形转印方法，包括以下步骤：

(1)在施主基片表面沉积一层与其具有弱粘附力的牺牲层。当施主基片材料为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)时，可以选择铜薄膜或者金薄膜作为牺牲层；当施主基片材料为硅时，同样可以选择铜薄膜或者金薄膜作为牺牲层。

(2)在牺牲层表面制作出需要转印的纳米图形。所述纳米图形的制作可以选择光刻技术或者电喷印技术。

(3)将图章贴合在施主基片表面，然后再从施主基片表面剥离，使得纳米图形和牺牲层一起被转移到图章表面。当选择聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为图章材料、PMMA或者硅作为施主基片材料时，图章和施主基片之间的贴合压强应大于等于6kPa，图章从施主基片表面剥离的速度应大于等于5mm/s。

(4)利用湿法腐蚀工艺，去除图章表面的牺牲层。当牺牲层为铜薄膜时，可以采用质量分数为2.5％的HNO₃溶液进行腐蚀；当牺牲层为金薄膜时，可以采用碘、碘化钾和水的混合溶液(三者混合比例为1g:5g:50mL)进行腐蚀。

(5)将图章贴合在受主基片表面。当选择PDMS作为图章材料时，图章和受主基片之间的贴合压强应大于等于6kPa。

(6)将图章从受主基片表面缓慢剥离，使得纳米图形转印到受主基片表面。当选择PDMS作为图章材料时，图章从受主基片表面剥离的速度应小于等于5mm/s。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：上述提出的一种牺牲层辅助的纳米图形转印方法，不需要对图章表面进行任何加工，也不需要对受主基片表面进行任何化学处理，而且对于转印图形的材料没有限制，工艺简单、通用性好。

附图说明

图1是在施主基片表面沉积牺牲层示意图；